Pericoli e danni connessi alla presenza di luce blu

Pericoli e danni connessi alla presenza di luce blu Analisi e quan3ficazione delle emissioni da sorgen3 LASER nei luoghi di lavoro A.Tomaselli Università di Pavia 15-­‐11-­‐2013 A.Tomaselli 1 Cos’è un LASER? Un laser è una sorgente di luce arBficiale L ight A mplificaBon by S Bmulated E mission of R adiaBon Principio di funzionamento Amplificazione oNca Specchio R=100% Radiazione di pompa Specchio R=70% L’oscillazione laser viene innescata dall’emissione spontanea di fotoni lungo l’ asse della cavità. CaraQerisBche del laser • 
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Lunghezza d’onda Coerenza Direzionalità Divergenza Brillanza Grande intensità CaraQerisBche principali LASER APPLICAZIONI DELLE RADIAZIONI
OTTICHE COERENTI ED ATTIVITA’ DI LAVORO CHE
ESPONGONO AL RISCHIO
  allineamenti
  misure di distanze
  trattamenti termici, incisione di materiale ceramico
  marcatura ad alta velocità, saldatura e taglio
  produzione di circuiti integrati
  comunicazioni ottiche
  applicazioni biomedicali
  ricerca
la radiazione laser trasporta energia   concentrata in aree molto piccole   a distanze considerevoli dalla sorgente   in grado di danneggiare il tessuto biologico   gli organi a rischio sono occhio e cute
sciurezza laser lez.1 A.Tomaselli 7 E=
1W
= 8 10−2 Wm−2
2
4π (1m)
1m
E = P/A densità di potenza La pupilla ha diametro 7 mm Pocchio = E (3.8 10-­‐5) = 3.04 µW P
occhio
= 1W
1m
TuQo il fascio laser entra nella pupilla ed è 105 volte più potente sciurezza laser lez.1 A.Tomaselli 8 Classi di rischio •  I laser sono raccolti in classi di rischio
•  La classificazione viene effettuata dal
costruttore
CLASSI DI RISCHIO classi λ (nm) 180-302.5
302.5-315
315-400
400-700
700-1050
1050-1400
1400-1500
1500-1800
1800-2600
2600-4000
4000-106
1
1M
2
2M
3R
3B
4
CONFRONTO TRA RADIAZIONE LASER ACCESSIBILE : radiazione a cui possono essere soQoposB l’occhio e la cute durante il normale uBlizzo del sistema laser LIVELLO EMISSIONE ACCESSIBILE (LEA): livello massimo di emissione accessibile permesso in una parBcolare classe di laser LEA
tale livello dipende da:
 
 
 
 
 
lunghezza d’onda
tempo di emissione
modalità di funzionamento
durata dell’impulso
tipo di sorgente
CLASSE 1
Il fascio laser è considerato innocuo in
qualsiasi condizione d’uso perché il VLE
non può mai essere superato.
laser a bassa potenza
laser senza contatto diretto fra operatore e fascio
CLASSE 1M
Laser pericolosi nel caso di utilizzo di strumenti ottici
all’interno del cammino del fascio.
CLASSE 2
Possono emettere radiazioni pericolose
La potenza è bassa
l’azione di riflesso evita esposizioni inattese
pericolose.
(lunghezza d’onda tra 400 e 700 nm: nel visibile)
Non arrecano danno nell’eventualità di
esposizione accidentale
CLASSE 2M Laser che emeQono nell’intervallo di lunghezza d’onda da 400 a 700 nm. Pericolosi nel caso di uBlizzo di strumenB oNci all’interno del cammino del fascio. CLASSE 3R
La visione è potenzialmente pericolosa
il rischio è inferiore ai laser di classe 3B.
sia la visione diretta del fascio che eventuali
riflessioni speculari sono comunque pericolose
con o senza strumenti ottici
CLASSE 3B
Possono danneggiare l’occhio e la cute.
Emettono radiazioni visibili o invisibili
non devono superare i 500 mW per i laser
continui.
l’esposizione energetica non deve essere superiore a
105 Jm -2 per i laser impulsati
CLASSE 4
Laser potenti e pericolosi
tutti i sistemi che superano i livelli della classe 3B
causano gravi danni ad occhi e pelle
possono causare danni anche se il fascio è diffuso
potenziale rischio d’incendio (rischio infortunistico)
Classi attualmente in vigore
Classe 4
0.5 W
5.0 mW
1.0 mW
1.0 mW
Classe 3B
Classe 3R
Classe 2M
Classe 2
Classe 1M
Classe 1
*
3B storica - 3R
5 x classe 1, 5 x classe 2
vis
vis
perocoloso con ottiche *
eye-safe , riflesso
palpebrale
pericoloso con ottiche *
eye-safe
per fasci divergenti l’uso di ottiche entro 100 mm dalla sorgente per
collimare
per fasci collimati se il diametro è più grande del diametro limite
EMP = Valori Limite di Esposizione
livello della radiazione laser a cui, in condizioni
normali, possono essere esposte le persone senza
subire effetti dannosi.
tale livello dipende da:
 
 
 
 
lunghezza d’onda
durata impulso
tempo di esposizione
dimensione dell’immagine retinica
effeN biologici dipendono da:  
 
 
 
energia lunghezza d’onda durata dell’esposizione dimensione della zona irradiata Assorbimento dei tessuB: Quanto maggiore è la quanBtà di radiazione assorbita, tanto maggiore ̀è il danno che il tessuto riceve. Le soglie di danneggiamento sono inversamente proporzionali al coefficiente di assorbimento unità di misura dell’ EMP-VLE:
J/m2 esposizione energetica (fluenza)
W/m2 irradiamento (irradianza) Tabella 2.2
I valori limite di esposizione per l’occhio
per esposizioni ≥ 10 s (Tabella 2.3)
I valori limite di
esposizione per la cute
Tabella 2.4
I fattori di correzione
(Tabella 2.5)
I fattori di correzione
(Tabella 2.5)
angolo sotteso dalla sorgente
nell’intervallo di lunghezza d’onda tra 400 ÷ 1400 nm
α = diametro sorgente apparente /distanza di misura
α serve per determinare il parametro correttivo CE in
funzione di α min e αmax (1.5 mrad e 100 mrad)
sorgente puntiforme
sorgente estesa
α < αmin
α > αmin
CE= 1
CE> 1
sorgente apparente
•  sorgente estesa
SA = sorgente fisica
localizzazione = alla sorgente
•  sorgente altamente collimata
SA = puntiforme
localizzazione = all’infinito
•  sorgente ad alta divergenza
SA = puntiforme
localizzazione = al waist
Funzionamento continuo
L
A
S
E
R
parametro di interesse
Potenza media
[W]
Funzionamento impulsato
L
A
S
E
R
Funzionamento impulsato
τ T =1/f
t τ = durata impulso
f = frequenza di ripetizione
parametri di interesse
Energia - Potenza picco - Potenza media
Q
PP= Q/τ
energia per impulso
[J]
potenza picco
[W]
Pm= (Q)(f) potenza media
[W]
Esempio laser blu Armalaser Most Powerful 2000mW 2W Blue Laser $289.00 $199.00 31% off Wavelength: 450nm Output Power: 2000mW Divergence: <5mrad Dimensions: ≤Φ10mm CLASSE 4 15-­‐11-­‐2013 A.Tomaselli 40 Armlaser hQp://www.armlaser.com/ 15-­‐11-­‐2013 A.Tomaselli 41 Irradianza ed esposizione energeBca all’occhio : Il laser è collimato (divergenza inferiore a 5 mrad) Ma viene parzializzato dalla pupilla applicabile (7 mm) Po = 2 (7/10)2 = 980 mW Eo = 0.980/3.85 10-­‐5 = 25.5 MW/m2 Ho = 255 MJ/m2 15-­‐11-­‐2013 A.Tomaselli 42 α < 1.5 mrad (laser collimato) Tempo di esposizione 10 s Limite fotochimico 100 CB J/m2 CB = 10 0.02(λ-­‐450) Limite termico 10 W/m2 15-­‐11-­‐2013 A.Tomaselli 43 Sono necessari occhiali di protezione OD = log (255 106/100) = 6.4 -­‐> L7 Distanza Nominale di Rischio Oculare DNRO = 69 m 15-­‐11-­‐2013 A.Tomaselli 44 ASPETTI RADIOPROTEZIONISTICI
RADIAZIONE COERENTE (LASER)
non è praticabile il monitoraggio fisico
individuale
le esposizioni alla radiazione laser sono di tipo
accidentale
SORVEGLIANZA SANITARIA DEI LAVORATORI ESPOSTI A RADIAZIONE LASER
sono poco noti
sia gli effetti delle esposizioni croniche a livelli
molto bassi di luce laser
sia situazioni in cui si verificano esposizioni per
lunghi periodi, tali da richiedere sorveglianza sugli
effetti a lungo termine
Tuttavia non esiste alcun motivo di
ritenere che la radiazione laser non
produca gli stessi effetti a lungo termine
della radiazione incoerente.
Per i lavoratori
La classificazione delle sorgenti laser
nelle classi 2, 3R, 3B e 4 prevede che i
lavoratori esposti possiedano una
normale fisiologia dell’occhio.
I rischi collaterali rappresentano
frequentemente il rischio (danno)
prevalente